VIP ( naczynioruchowy peptyd jelitowy – vasoactive intestinal peptide), wyizolowany w 1970 roku przez Saida i Mutta, jest polipeptydem należącym do nadrodziny glukagonu, do której zaliczamy podobne pod względem budowy i działania peptydy, takie jak: glukagon, glukagonopodobny peptyd 1 i 2, glukozozależny polipeptyd insulinotropowy, czynnik uwalniający hormon wzrostu (GHRH), peptyd histydyno-metioninowy, przysadkowy peptyd aktywujący cyklazę adenylową (PACAP) i sekretynę (1)

Jest to polipeptyd, składający się z 28 aminokwasów działający inotropowo dodatnio na mięsień sercowy, stymulujący rozkurcz mięśniówki gładkiej, zwiększający absorbcję wody i elektrolitów w przewodzie pokarmowym oraz nasilający sekrecję zewnątrzwydzielniczą trzustki i jelit (2, 3, 4).

W układzie endokrynnym stymuluje wydzielanie hormonów przysadkowych (między innymi hormonu adrenokortykotropowego (ACTH), hormonu lutenizującego (LH), hormonu wzrostu (GH) i prolaktyny (PRL)) oraz pobudza oś podwzgórze-przysadka-nadnercza w mechanizmie działania centralnego i obwodowego (1, 3).

W układzie odpornościowym obecność VIP wykazano w komórkach tucznych otrzewnej szczura, ludzkich komórkach jednojądrowych w krwi obwodowej, natomiast metodami immunohistochemicznymi we wszystkich subpopulacjach limfocytów (5, 6, 7).

VIP wywiera swoje działanie za pomocą specyficznych receptorów związanych z białkiem G, które obecne są także w komórkach immunologicznie kompetentnych.

1. Receptor VPAC 1 działający poprzez system cyklazy adenylowej, występujący miedzy innymi w limfocytach i makrofagach.

2. Receptor VPAC 2 działający poprzez system cyklazy adenylowej i kanału chlorkowo-wapniowego, obecny w limfocytach i komórkach zrębu pochodzących ze szpiku kostnego.

3. Receptor PAC 1 jest on obecny w makrofagach, ale nie w limfocytach, i działa poprzez cyklazę adenylową i system fosfolipazy C (PLC system). Receptor ten wiąże preferencyjnie PACAP (300-1000 razy silniej niż VIP).

PACAP – przysadkowy polipeptyd aktywujący cyklazę adenylową jest neuropeptydem z nadrodziny glukagonu zbliżonym w działaniu do VIP.

Przedstawione informacje wskazują, że VIP wywiera działanie plejotropowe, w tym wpływa na funkcję układu immunologicznego, który odgrywa istotną rolę w patogenezie chorób układu oddechowego.

Kluczową rolę w nieswoistej odpowiedzi immunologicznej odgrywają makrofagi, których głównymi zadaniami są: fagocytoza, prezentacja antygenu, uwalnianie cytokin prozapalnych, takich jak: TNFα (czynnik martwicy guzów alfa), IL12 (interleukina 12), IL6 (interleukina 6), IL1 (interleukina 1), NO (tlenku azotu) i cytokin przeciwzapalnych, np.: IL10 (interleukina 10). Swoje funkcje makrofagi realizują pod wpływem pobudzenia, np.: przez lipopolisacharydy bakterii Gram ujemnych (LPS) (8, 9).

W licznych badaniach prowadzonych przede wszystkim przez Gomariz, Ganea i Delgado udowodniono, że VIP hamuje produkcję TNFα, IL6 (10), IL12 i NO (11), natomiast nasila syntezę i uwalnianie IL10 – najważniejszej interleukiny przeciwzapalnej (12). Badania te wykazały również zmniejszenie poziomu m RNA dla TNFα, IL12, IL6 i syntetazy tlenku azotu przy zwiększeniu stężenia m RNA dla IL10 (10, 11, 12). Dzięki zahamowaniu produkcji wymienionych cytokin prozapalnych VIP zmniejsza śmiertelność zwierząt eksperymentalnych w przebiegu wstrząsu endotoksycznego wywołanego przez lipopolisacharydy (LPS) bakterii Gram ujemnych (10).

VIP poprzez hamujący wpływ na syntezę cytokin prozapalnych w przebiegu zapalenia zaliczany jest do grupy czynników unieczynniających makrofagi (macrophage deactivating factors) (7).

Wpływ VIP na fagocytozę, migrację i zdolności do przylegania makrofagów pozostaje niejasny. W większości prac sugerowany jest efekt hamujący (7, 13, 14, 15), podczas gdy inni badacze opisują efekt odmienny (16, 17). VIP może stymulować produkcję jonów nadtlenkowych (17), co jednak jest podważane przez dużą część badaczy (18, 19). Wydaje się, że rozbieżne wyniki uzyskiwane w cytowanych pracach mogą być związane z różnymi drogami przekazywania sygnału przez receptor dla VIP (efekt pobudzający prawdopodobnie związany jest z kinazą białkową C {PKC}, a efekt hamujący z cAMP) (7).

Badania eksperymentalne oraz kliniczne wykazały, że u ludzi w surowicy (20), a u zwierząt w płynie otrzewnowym lub narządach limfatycznych poziom VIP po stymulacji LPS lub w trakcie endotoksemii spowodowanej bakteriami Gram ujemnymi jest podwyższony ( 21, 22).

Delgado i wsp. udowodnili także, że immunomodulacyjny wpływ VIP na makrofagi odbywa się za pomocą zjawiska typu „down regulation” cząsteczki CD14 (cluster of differentiation-kompleks różnicowania) makrofagów, która jest receptorem błonowym dla LPS i odgrywa istotną rolę w procesie fagocytozy (7, 23).

Oprócz cytokin przeciwzapalnych i prozapalnych w przebiegu zapalenia bardzo istotną rolę odgrywa tlenek azotu, którego wysoki poziom uzyskiwany jest dzięki syntezie i wyrzutowi z makrofagów. Jest to jeden z głównych czynników działania cytotoksycznego makrofagów.

W badaniach eksperymentalnych wykazano, że VIP hamuje aktywność i wytwarzanie indukowanej syntetazy tlenku azotu (iNOS) obecnej w pobudzonych komórkach immunologicznie kompetentnych, natomiast pobudza aktywność endotelialnej syntetazy tlenku azotu (eNOS). Hamowanie ekspresji iNOS ma miejsce na poziomie samego białka enzymatycznego i mRNA.

VIP wywiera opisane działanie poprzez receptor VPAC 1, który znajduje się na makrofagach oraz w mniejszym stopniu przez receptor VPAC 2. Wewnątrzkomórkowym mechanizmem odpowiedzialnym za opisywane powyżej zjawiska jest zahamowanie przez VIP powstawania kompleksu NFκB (nuclear factor κB-czynnik jądrowy κB) (24).

Kompleks NFκB w makrofagach spoczynkowych pozostaje w cytoplazmie nieaktywny i związany z białkami hamującymi κB (IκB). Natomiast po pobudzeniu komórki immunologicznie kompetentnej powstaje kompleks NFκB, który przemieszcza się do jądra komórkowego i wiąże się w miejscu κB DNA, powodując dalszą aktywację komórek immunologicznie kompetentnych (25).

Przedstawione powyżej dane dotyczące wpływu VIP na wydzielanie cytokin prozapalnych, przeciwzapalnych i tlenku azotu świadczą o tym, że neuropeptyd ten hamując funkcję makrofagów zapobiega niekontrolowanemu rozwojowi reakcji zapalnej.

Kolejnymi komórkami immunologicznie kompetentnymi, na które wywiera wpływ VIP są limfocyty. Pobudzone limfocyty T produkują cytokiny, limfocyty B przeciwciała, a limfocyty cytotoksyczne (Tc) wywierają bezpośredni efekt cytotoksyczny poprzez dwa główne mechanizmy:

1. Niezależny od jonów wapnia układ Apo-1/Fas (CD 95) / Fas Ligand (Fas/Fas L), którego pobudzenie prowadzi w mechanizmie apoptozy do śmierci komórki zawierającej antygen.

2. Zależną od jonów wapnia degranulację z wydzieleniem białka litycznego perforyny i rodziny granenzymów powodujących efekt lityczny.

Szlak związany z układem Fas/Fas L odrywa ważną rolę w regulacji odpowiedzi immunologicznej i indukcji zjawiska tolerancji oraz zapobiega niekontrolowanemu rozwojowi reakcji zapalnej, a szlak wapniowozależnej degranulacji odpowiada za działanie cytotoksyczne w stosunku do komórek obcych lub zakażonych przez wirusy (25, 26).

VIP wykazuje hamujące działanie na ekspresję ligandu Fas (FasL) w limfocytach. Prowadzi to między innymi do zahamowania stymulowanej antygenem apoptozy dojrzałych limfocytów, jak również do zahamowania cytotoksycznego efektu limfocytów T CD 8⁺. Zahamowanie ligandu Fas zachodzi zarówno na poziomie biosyntezy białka, jak i mRNA. Działanie to odbywa się poprzez receptor VPAC 1 i VPAC 2 i dotyczy przede wszystkim efektu cytotoksycznego limfocytów Th 1, natomiast nie wpływa na limfocyty Th 2. (27, 28).

VIP podnosząc kostymulacyjną aktywność makrofagów poprzez wzrost ekspresji cząsteczki B 7.2 (zjawisko „up regulation”) powoduje w przypadku pobudzonych antygenem limfocytów T CD4⁺ nasilenie wydzielania IL 4 i IL 5, a więc cytokin specyficznych dla limfocytów Th 2. Równocześnie dochodzi do zahamowania wydzielania IL 2 i INFγ, czyli cytokin specyficznych dla komórek Th 1. W mechanizmie tym VIP wpływa na różnicowanie się limfocytów T CD4⁺ w kierunku komórek efektorowych Th 2 (29, 30).

Shimozato i Kincade wykazali, że w limfocytach B receptory PAC 1, VPAC 1 i VPAC 2 nie występują lub stwierdzane są w niewielkich ilościach. Brak receptorów dotyczy nie tylko limfocytów B dojrzałych, ale także form rozwojowych. VIP wpływa hamująco na różnicowanie się limfocytów B, jednakże nie poprzez bezpośredni wpływ na limfocyty B, ale poprzez supresję wydzielania IL 7 mającej kluczowy wpływ na dojrzewanie limfocytów B w mikrośrodowisku szpiku (31).

Podsumowując można stwierdzić, że naczynioruchowy peptyd jelitowy wykazuje działanie modulacyjne na układ odpornościowy, a w warunkach zapalenia wykazuje charakter peptydu o właściwościach przeciwzapalnych (32, 33). Przeciwzapalne cechy VIP mogą mieć potencjalne znaczenie w patogenezie niektórych chorób układu oddechowego.

Liczne badania wskazują na wpływ VIP na rozkurcz mięśni gładkich w drogach oddechowych. Neuropeptyd ten jest potencjalnym silnym endogennym bronchodilatoatorem. W pracach eksperymentalnych wykazano dużą ilość miejsc wiążących VIP w warstwie mięśniówki gładkiej dużych oskrzeli, natomiast w drobnych oskrzelach miejsca wiążące VIP występują w małej ilości. Receptory VIP i włókna nerwowe VIP-ergiczne stwierdzane są w nabłonku dróg oddechowych oddechowych gruczołach podśluzówkowych. Należy podkreślić także, że ilość włókien VIP-ergicznych w drogach oddechowych zmniejsza się wraz ze zmniejszeniem się średnicy oskrzela, jak również zmienia się stosunek włókien VIP-ergicznych do cholinergicznych (34, 35).

Najsilniejsze działanie bronchodilatacyjne VIP wywiera w dużych oskrzelach, co spowodowane jest nagromadzeniem dużej liczby jego receptorów, natomiast efekty rozkurczowego działania VIP nie są obserwowane na poziomie małych oskrzeli i oskrzelików (36). VIP zapobiega bronchokonstrykcyjnemu działaniu histaminy, leukotrienu D, endoteliny, prostaglandyny F (37, 38) .

Działanie bronchodilatacyjne naczynioruchowego peptydu jelitowego może przebiegać także w mechanizmie związanym ze stymulacją endotelialnej syntetazy tlenku azotu (eNOS) przez VIP i zwiększenia wydzielania NO, który rozkurcza mięśniówkę gładką oskrzeli (39, 40).